CN109101696A - 一种公路隧道入口连续渐低光环境的实现方法 - Google Patents

一种公路隧道入口连续渐低光环境的实现方法 Download PDF

Info

Publication number
CN109101696A
CN109101696A CN201810783997.0A CN201810783997A CN109101696A CN 109101696 A CN109101696 A CN 109101696A CN 201810783997 A CN201810783997 A CN 201810783997A CN 109101696 A CN109101696 A CN 109101696A
Authority
CN
China
Prior art keywords
illumination
dim light
viewpoint
tunnel
length
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201810783997.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN109101696B (zh
Inventor
彭余华
于亚敏
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Changan University
Original Assignee
Changan University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Changan University filed Critical Changan University
Priority to CN201810783997.0A priority Critical patent/CN109101696B/zh
Publication of CN109101696A publication Critical patent/CN109101696A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN109101696B publication Critical patent/CN109101696B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F30/00—Computer-aided design [CAD]
    • G06F30/20—Design optimisation, verification or simulation
    • G06F30/23—Design optimisation, verification or simulation using finite element methods [FEM] or finite difference methods [FDM]
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F30/00—Computer-aided design [CAD]
    • G06F30/10—Geometric CAD
    • G06F30/13—Architectural design, e.g. computer-aided architectural design [CAAD] related to design of buildings, bridges, landscapes, production plants or roads
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T15/00—3D [Three Dimensional] image rendering
    • G06T15/50—Lighting effects
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T17/00—Three dimensional [3D] modelling, e.g. data description of 3D objects
    • G06T17/20—Finite element generation, e.g. wire-frame surface description, tesselation
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B20/00—Energy efficient lighting technologies, e.g. halogen lamps or gas discharge lamps
    • Y02B20/40—Control techniques providing energy savings, e.g. smart controller or presence detection

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Computer Graphics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Evolutionary Computation (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Computational Mathematics (AREA)
  • Mathematical Analysis (AREA)
  • Mathematical Optimization (AREA)
  • Pure & Applied Mathematics (AREA)
  • Architecture (AREA)
  • Software Systems (AREA)
  • Circuit Arrangement For Electric Light Sources In General (AREA)

Abstract

本发明公开了一种公路隧道入口连续渐低光环境的实现方法，包括以下步骤:(1)、对公路隧道入口“黑洞效应”影响范围内的始端计算位置进行视点照度测试，确定减光构造始端的视点照度设计参数Eout；(2)、由隧道入口加强照明末端位置至隧道洞口的暗适应时间，推算隧道洞口断面的照度数值并将其作为减光构造末端的视点照度设计参数Ein。(3)、确定减光构造的理论最小长度l。(4)、根据隧道断面尺寸和确定的理论最小长度l，在CAD中构建长度为2l的减光构造及隧道模型。(5)、将模型导入到Ecotect Analysis中进行光环境仿真，通过调整不同透光参数和长度的遮阳材料，使减光构造内渐低光环境满足驾驶人视觉适应性。本发明的方法操作简单、结果可靠准确。

Description

一种公路隧道入口连续渐低光环境的实现方法
技术领域
本发明属于公路隧道交通安全设施领域，特别涉及一种公路隧道入口连续渐低光环境的实现方法。
背景技术
隧道入口处于两种行车环境的过渡段，晴朗白天驾驶人进入隧道时的照度变化会超过人眼动态适应的范围，驾驶人心理、生理负荷增大，交通安全风险很高，相关研究表明隧道入口段的事故率远高于其它隧道路段。
减光构造物被认为是在公路隧道入口实现均匀渐低光环境的有效途径。工程界已有很少量的公路隧道入口减光构造物，但型式多样、长度不一，经验性设计成分大。多年来，相关研究与工程实践开始探索隧道入口均匀渐低环境的实现方法，但尚无法系统支撑减光环境的科学设计，缺乏对隧道入口渐低光环境的基础问题的科学认知已严重制约各类减光构造物的有效应用，亟需探索建立公路隧道入口连续渐低光环境的实现方法，以支持人们对隧道入口“黑洞效应”的控制目标、控制手段的准确把握和科学应用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种公路隧道入口连续渐低光环境的实现方法，以解决上述问题。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种公路隧道入口连续渐低光环境的实现方法，包括以下步骤：
步骤1，对公路隧道入口“黑洞效应”影响范围内的始端计算位置进行视点照度测试，确定减光构造始端的视点照度设计参数Eout；
步骤2，由隧道入口加强照明末端位置至隧道洞口的暗适应时间，推算隧道洞口断面的照度数值并将其作为减光构造末端的视点照度设计参数Ein；
步骤3，确定减光构造的理论最小长度l：
其中，V为控制速度，km/h；
w为相邻0.2s前后位置视点照度比值的阈值，取1.7；
Eout为减光构造始端视点照度值，lux；
Ein为减光构造末端视点照度值，lux；
步骤4，根据隧道断面尺寸即隧道净宽、净高、限界净高和确定的理论最小长度l，在CAD中构建长度为2l的减光构造及隧道模型；
步骤5，将模型导入到Ecotect Analysis中进行光环境仿真，通过调整不同透光参数和长度的遮阳材料，使减光构造内渐低光环境满足驾驶人视觉适应性。
进一步的，视点照度的测试方法为：将照度计光度头置于驾驶人视点位置并与驾驶人视线方向保持一致。
进一步的，步骤1中，分析白天晴天11:00～14:00时间段内隧道外停车视距处A点至驾驶人的20°视场位置恰好到隧道顶端时B之间的视点照度数值，当AB中任意段的照度变化ki<w时，将位置B作为减光构造的始端计算位置；否则选择AB段中首次ki>w的位置作为减光构造的始端计算位置；之后测试始端计算位置处的全年白天8:00～19:00时间段内的驾驶人视点照度，按数值从小至大排序，取90百分位对应的视点照度数值作为Eout。
进一步的，步骤2中，Ein的计算过程如下：
Ein＝E加强末×wt/0.2
t＝(Dth1+Dth2)×3.6/V
其中，E加强末为隧道洞口加强照明末端的视点方向照度值，通过实测得到；
w为相邻0.2s前后位置视点照度比值的阈值，取1.7；
t为驾驶人从加强照明末端位置至隧道洞口的暗适应时间；
(Dth1+Dth2)为入口段加强照明的总长度；
Ds为照明停车视距(m)，可根据《公路隧道照明设计细则》(JTG/T D70/2-01-2014)中表4.2.3取值。
h为隧道内净空高度(m)。
进一步的，在Ecotect Analysis中选择隧道所处地区经度、纬度，并输入仿真的视点照度值；分级网格设置成垂直方向以模拟驾驶人瞳孔处的视点照度，在分析网格前设置0.4×1.5m的挡板模拟驾驶人周围真实环境。
进一步的，此处所述减光构造均为钢拱骨架+减光材料组合的构造，基于功能满足、色彩协调、经济、美观的原则，将减光构造设置成分2段或3段，且均采取全长平均分段，每段采用不同透光参数的减光材料，初始段透光率可定为0.4～0.6，末尾段透光率可定为0.1～0.2，分成3段时，中间段透光率取两端数值的平均值。
进一步的，步骤5中，进行长度为2l的减光构造的光环境仿真，分析其全长内视点照度变化，即以控制速度V行驶时，每0.2s通过的相邻位置处的视点照度比值ki与阈值w的关系，若存在全长内ki>w，则以5m的步长动态调整减光构造长度或分段减光参数组合，重复上述步骤直至该长度下的减光参数组合符合驾驶人适应性，即全长内ki均<w，由此确定减光构造的合理长度与减光参数组合方案。
与现有技术相比，本发明有以下技术效果：
本发明运用Ecotect Analysis光环境仿真功能，在2倍的理论最小长度基础上确定减光构造的合理长度及不同透光参数组合的遮阳材料形成的渐低光环境，方法操作简单，结果可靠准确，使隧道入口光环境满足驾驶人视觉适应性，不仅有助于从根本上消除隧道入口“黑洞效应”现象，还为降低洞口人工照明强度创造了条件，可望实现公路运营安全与节能的双重效果。
附图说明
图1为两分段组合的减光构造整体侧视图；
图2为两分段组合的减光构造整体俯视图；
图3为分析网格及挡板示意图；
其中：1、减光构造遮阳材料；2、减光构造钢拱架；3、挡板。
具体实施方式
以下结合附图对本发明进一步说明：
请参阅图1至图3，一种公路隧道入口连续渐低光环境的实现方法，包括以下步骤：
步骤1，对公路隧道入口“黑洞效应”影响范围内的始端计算位置进行视点照度测试，确定减光构造始端的视点照度设计参数Eout；
步骤2，由隧道入口加强照明末端位置至隧道洞口的暗适应时间，推算隧道洞口断面的照度数值并将其作为减光构造末端的视点照度设计参数Ein；
步骤3，确定减光构造的理论最小长度l：
其中，V为控制速度，km/h；
w为相邻0.2s前后位置视点照度比值的阈值，取1.7；
Eout为减光构造始端视点照度值，lux；
Ein为减光构造末端视点照度值，lux；
步骤4，根据隧道断面尺寸即隧道净宽、净高、限界净高和确定的理论最小长度l，在CAD中构建长度为2l的减光构造及隧道模型；
步骤5，将模型导入到Ecotect Analysis中进行光环境仿真，通过调整不同透光参数和长度的遮阳材料，使减光构造内渐低光环境满足驾驶人视觉适应性。
视点照度的测试方法为：将照度计光度头置于驾驶人视点位置并与驾驶人视线方向保持一致。
步骤1中，分析白天晴天11:00～14:00时间段内隧道外停车视距处A点至驾驶人的20°视场位置恰好到隧道顶端时B之间的视点照度数值，当AB中任意段的照度变化ki<w时，将位置B作为减光构造的始端计算位置；否则选择AB段中首次ki>w的位置作为减光构造的始端计算位置；之后测试始端计算位置处的全年白天8:00～19:00时间段内的驾驶人视点照度，按数值从小至大排序，取90百分位对应的视点照度数值作为Eout。
步骤2中，Ein的计算过程如下：
Ein＝E加强末×wt/0.2
t＝(Dth1+Dth2)×3.6/V
其中，E加强末为隧道洞口加强照明末端的视点方向照度值，通过实测得到；
w为相邻0.2s前后位置视点照度比值的阈值，取1.7；
t为驾驶人从加强照明末端位置至隧道洞口的暗适应时间；
(Dth1+Dth2)为入口段加强照明的总长度；
Ds为照明停车视距(m)，可根据《公路隧道照明设计细则》(JTG/T D70/2-01-2014)中表4.2.3取值。
h为隧道内净空高度(m)。
在Ecotect Analysis中选择隧道所处地区经度、纬度，并输入仿真的视点照度值；分级网格设置成垂直方向以模拟驾驶人瞳孔处的视点照度，在分析网格前设置0.4×1.5m的挡板模拟驾驶人周围真实环境。
此处所述减光构造均为钢拱骨架+减光材料组合的构造，基于功能满足、色彩协调、经济、美观的原则，将减光构造设置成分2段或3段，且均采取全长平均分段，每段采用不同透光参数的减光材料，初始段透光率可定为0.4～0.6，末尾段透光率可定为0.1～0.2，分成3段时，中间段透光率取两端数值的平均值。
步骤5中，进行长度为2l的减光构造的光环境仿真，分析其全长内视点照度变化，即以控制速度V行驶时，每0.2s通过的相邻位置处的视点照度比值ki与阈值w的关系，若存在全长内ki>w，则以5m的步长动态调整减光构造长度或分段减光参数组合，重复上述步骤直至该长度下的减光参数组合符合驾驶人适应性，即全长内ki均<w，由此确定减光构造的合理长度与减光参数组合方案。

Claims (7)

1.一种公路隧道入口连续渐低光环境的实现方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，对公路隧道入口“黑洞效应”影响范围内的始端计算位置进行视点照度测试，确定减光构造始端的视点照度设计参数Eout；
步骤2，由隧道入口加强照明末端位置至隧道洞口的暗适应时间，推算隧道洞口断面的照度数值并将其作为减光构造末端的视点照度设计参数Ein；
步骤3，确定减光构造的理论最小长度l：
其中，V为控制速度，km/h；
w为相邻0.2s前后位置视点照度比值的阈值，取1.7；
Eout为减光构造始端视点照度值，lux；
Ein为减光构造末端视点照度值，lux；
步骤4，根据隧道断面尺寸即隧道净宽、净高、限界净高，以及确定的理论最小长度l，在CAD中构建长度为2l的减光构造及隧道模型；
步骤5，将模型导入到Ecotect Analysis中进行光环境仿真，通过调整不同透光参数和长度的遮阳材料，使减光构造内渐低光环境满足驾驶人视觉适应性。
2.根据权利要求1所述的一种公路隧道入口连续渐低光环境的实现方法，其特征在于，视点照度的测试方法为：将照度计光度头置于驾驶人视点位置并与驾驶人视线方向保持一致。
3.根据权利要求1所述的一种公路隧道入口连续渐低光环境的实现方法，其特征在于，步骤1中，分析白天晴天11:00～14:00时间段内隧道外停车视距处A点至驾驶人的20°视场位置恰好到隧道顶端时B点之间的视点照度数值，当AB中任意段的照度变化ki<w时，将位置B作为减光构造的始端计算位置；否则选择AB段中首次ki>w的位置作为减光构造的始端计算位置；之后测试始端计算位置处的全年代表性白天8:00～19:00时间段内的驾驶人视点照度，按数值从小至大排序，取90百分位对应的视点照度数值作为Eout。
4.根据权利要求1所述的一种公路隧道入口连续渐低光环境的实现方法，其特征在于，步骤2中，Ein的计算过程如下：
Ein＝E加强末×wt/0.2
t＝(Dth1+Dth2)×3.6/V
其中，E加强末为隧道洞口加强照明末端的视点方向照度值，通过实测得到；
w为相邻0.2s前后位置视点照度比值的阈值，取1.7；
t为驾驶人从加强照明末端位置至隧道洞口的暗适应时间；
Dth1+Dth2为入口段加强照明的总长度；
Ds为照明停车视距，m，根据《公路隧道照明设计细则》JTG/T D70/2-01-2014中表4.2.3取值；
h为隧道内净空高度，m。
5.根据权利要求1所述的一种公路隧道入口连续渐低光环境的实现方法，其特征在于，在Ecotect Analysis中选择隧道所处地区经度、纬度，并输入仿真的视点照度值；分级网格设置成垂直方向以模拟驾驶人瞳孔处的视点照度，在分析网格前设置0.4×1.5m的挡板模拟驾驶人周围真实环境。
6.根据权利要求1所述的一种公路隧道入口连续渐低光环境的实现方法，其特征在于，此处所述减光构造均为钢拱骨架+减光材料组合的构造，基于功能满足、色彩协调、经济、美观的原则，将减光构造设置成分2段或3段，且均采取全长平均分段，每段采用不同透光参数的减光材料，初始段透光率可定为0.4～0.6，末尾段透光率可定为0.1～0.2，分成3段时，中间段透光率取两端数值的平均值。
7.根据权利要求1所述的一种公路隧道入口连续渐低光环境的实现方法，其特征在于，步骤5中，进行长度为2l的减光构造的光环境仿真，分析其全长内视点照度变化，即以控制速度V行驶时，每0.2s通过的相邻位置处的视点照度比值ki与阈值w的关系，若存在全长内ki>w，则以5m的步长动态调整减光构造长度或分段减光参数组合，重复上述步骤直至该长度下的减光参数组合符合驾驶人适应性，即全长内ki均<w，由此确定减光构造的合理长度与减光参数组合方案。
CN201810783997.0A 2018-07-17 2018-07-17 一种公路隧道入口连续渐低光环境的实现方法 Expired - Fee Related CN109101696B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810783997.0A CN109101696B (zh) 2018-07-17 2018-07-17 一种公路隧道入口连续渐低光环境的实现方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810783997.0A CN109101696B (zh) 2018-07-17 2018-07-17 一种公路隧道入口连续渐低光环境的实现方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN109101696A true CN109101696A (zh) 2018-12-28
CN109101696B CN109101696B (zh) 2022-11-08

Family

ID=64846555

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810783997.0A Expired - Fee Related CN109101696B (zh) 2018-07-17 2018-07-17 一种公路隧道入口连续渐低光环境的实现方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109101696B (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109826642A (zh) * 2019-01-17 2019-05-31 招商局重庆交通科研设计院有限公司 隧道洞外调光方法
CN111695187A (zh) * 2020-05-18 2020-09-22 云南省交通规划设计研究院有限公司 一种公路隧道群路段的遮阳棚设计方法
CN114777073A (zh) * 2022-03-17 2022-07-22 山东省交通规划设计院集团有限公司 一种基于自然光的隧道入口段照明装置
CN115017594A (zh) * 2022-06-30 2022-09-06 石家庄铁道大学 隧道入口段照明设计方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103383708A (zh) * 2013-07-04 2013-11-06 长安大学 高速公路长隧道入口段昼间照明优化方法
WO2016066018A1 (zh) * 2014-10-26 2016-05-06 北京工业大学 基于安全视认的白天隧道入口段照明标准测算方法及其系统
CN106874571A (zh) * 2017-01-21 2017-06-20 长安大学 一种隧道入口遮阳棚渐变光环境设计方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103383708A (zh) * 2013-07-04 2013-11-06 长安大学 高速公路长隧道入口段昼间照明优化方法
WO2016066018A1 (zh) * 2014-10-26 2016-05-06 北京工业大学 基于安全视认的白天隧道入口段照明标准测算方法及其系统
CN106874571A (zh) * 2017-01-21 2017-06-20 长安大学 一种隧道入口遮阳棚渐变光环境设计方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
刘明秀等: "城市隧道入口自然光对驾驶人视觉影响分析", 《森林工程》 *
吴刚等: "隧道口减光罩路段视觉适应性分析", 《武汉理工大学学报》 *

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109826642A (zh) * 2019-01-17 2019-05-31 招商局重庆交通科研设计院有限公司 隧道洞外调光方法
CN111695187A (zh) * 2020-05-18 2020-09-22 云南省交通规划设计研究院有限公司 一种公路隧道群路段的遮阳棚设计方法
CN111695187B (zh) * 2020-05-18 2023-02-03 云南省交通规划设计研究院有限公司 一种公路隧道群路段的遮阳棚设计方法
CN114777073A (zh) * 2022-03-17 2022-07-22 山东省交通规划设计院集团有限公司 一种基于自然光的隧道入口段照明装置
CN114777073B (zh) * 2022-03-17 2023-08-25 山东省交通规划设计院集团有限公司 一种基于自然光的隧道入口段照明装置
CN115017594A (zh) * 2022-06-30 2022-09-06 石家庄铁道大学 隧道入口段照明设计方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN109101696B (zh) 2022-11-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109101696A (zh) 一种公路隧道入口连续渐低光环境的实现方法
CN106874571B (zh) 一种隧道入口遮阳棚渐变光环境设计方法
CN104470139B (zh) 一种隧道照明闭环反馈控制方法
CN105424655B (zh) 一种基于视频图像的能见度检测方法
Peña-García et al. Decrease of energy demands of lighting installations in road tunnels based in the forestation of portal surroundings with climbing plants
CN109826642B (zh) 隧道洞外调光方法
CN104864355B (zh) 一种不设人工光源的公路隧道照明解决方法
CN102878518B (zh) 一种隧道口加强照明系统的布设方法
CN105118433A (zh) 显示屏显示优化方法
CN101955130A (zh) 具有自动跟踪变倍功能的塔机视频监控系统及监控方法
CN101936900A (zh) 一种基于视频的能见度检测系统
CN102509102A (zh) 基于图像学习的能见度测量方法
Drakou et al. Study for optimizing the daylight “filter” in a pre-tunnel structure
CN103383709A (zh) 高速公路长隧道出口段昼间照明优化方法
CN113605264B (zh) 一种超长水下隧道入口遮光棚视线诱导系统
CN108399765B (zh) 一种施工区交通智能引导系统及方法
CN201740736U (zh) 一种基于视频的能见度检测系统
CN103383708A (zh) 高速公路长隧道入口段昼间照明优化方法
CN101609552A (zh) 有限复杂背景下视频目标的特征检测方法
CN208937180U (zh) 公路毗邻隧道光环境模拟实验系统
CN205622953U (zh) 一种基于来车实时检测的隧道照明系统的控制装置
CN201374844Y (zh) 一种隧道出入口段照明自动调节装置
CN103383746A (zh) 高速公路长隧道出口段夜间照明优化方法
CN103400198A (zh) 高速公路长隧道入口段夜间照明优化方法
KR101381941B1 (ko) 엘이디 터널등 디밍 제어시스템 및 방법

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20221108

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee